La Stampa 3D e la colonizzazione interplanetaria con SpaceX


Come ridurre l’epica avventura di SpaceX in pochi paragrafi. Si potrebbe pensare che concentrarsi sulla stampa 3D potrebbe farlo, ma non proprio: la società ha intitolato molte agenzie di stampa con innovazioni nella stampa 3D. Fa tutto parte del lungo curriculum di Elon Musk pieno di invenzioni eccezionali che spesso fanno riferimento a qualcosa che è apparso nella finzione, come le auto elettriche autonome, viaggiando nello spazio, sviluppando l’intelligenza artificiale e persino cercando di aumentare le capacità del cervello umano. I piani di Musk sono diventati ancora più grandi con il passare degli anni; ha persino preso in giro l’idea di realizzare la sua tuta di Iron Man quando era in riunione con il segretario alla Difesa Ash Carter al Pentagono nel 2016, dicendo “Qualcosa su una tuta di metallo volante …” sul suo account Twitter.

Il miliardario e inventore seriale ha rivoluzionato il futuro del volo spaziale, la colonizzazione spaziale, nonché l’economia della bassa orbita terrestre e oltre. Lo scorso maggio, il generale dell’aeronautica militare Terrence O’Shaughnessy ha persino affermato che SpaceX di Elon Musk potrebbe aver completamente cambiato la capacità di rilevare le minacce contro l’America usando i cluster satellitari nello spazio. L’espressione esatta era: “Il fumo santo. Parla di poter muovere la palla ”. Sì, in realtà lo ha detto sul lancio di 60 piccoli satelliti da parte di SpaceX contemporaneamente.

La società, fondata nel 2002, progetta, produce e lancia razzi e veicoli spaziali avanzati, con l’obiettivo finale di rendere possibile la vita umana interplanetaria. L’uomo d’affari sudafricano ha parlato pubblicamente di avventurarsi su Marte per oltre un decennio, con piani di costruzione di una serra sul Pianeta Rosso e, più ambiziosamente, di stabilire una colonia.

Il tempo di viaggio totale dalla Terra a Marte dura tra 150 e 300 giorni a seconda di molti fattori, come la velocità del lancio, l’allineamento di Terra e Marte e la quantità di carburante che sei disposto e in grado di bruciare per arrivarci. Tuttavia, gli scienziati e gli ingegneri dietro SpaceX stanno rendendo il tour de force più vicino ad ogni lancio di razzi , motore stampato in 3D e navetta orbita in fase di sviluppo. Forse tutto sembra troppo ottimista, con il passare degli anni e SpaceX ha avuto alcune battute d’arresto lungo il percorso, ma il flusso continuo di contratti della NASA sta spingendo la società in alcune serie attività di ricerca e sviluppo di alcune iniziative fuori dal mondo (letteralmente, ovviamente), specialmente nella stampa 3D.

La verità è che, che si tratti di costruire basi con polvere lunare o sabbia di Marte, stampare CubeSats in 3D, portare bioprinter nello spazio o inviare effettivamente le prime missioni con equipaggio sul Pianeta Rosso con funzionalità di stampa 3D a bordo, questa nuova corsa allo spazio costruirà il prossima generazione di prodotti personalizzabili per l’uso in orbita e sulla Terra, con SpaceX all’avanguardia.

Morgan Stanley stima che l’industria spaziale globale potrebbe generare entrate di oltre $ 1 trilione entro il 2040, in aumento da $ 350 miliardi, e SpaceX potrebbe essere uno dei maggiori attori del settore. SpaceX, insieme ai concorrenti Blue Origin , Slingshot Aerospace , Rocket Lab e Relativity Space , hanno raccolto miliardi di dollari per creare nuovi missili da lanciare in orbita.

“Attraverso la stampa 3D, è possibile creare componenti del motore robusti e ad alte prestazioni a una frazione del costo e del tempo dei metodi di produzione tradizionali”, ha affermato Musk, Chief Designer e CEO di SpaceX, nel 2014 durante l’annuncio del collaudo completo di il propulsore SuperDraco , un motore che alimenterà il sistema di fuga di lancio del veicolo spaziale Dragon V2 e consentirà al veicolo di atterrare propulsivamente sulla Terra o su un altro pianeta con precisione millimetrica, e si è rivelato essere il primo motore a razzo completamente stampato che abbia mai visto il volo.

“SpaceX sta spingendo i confini di ciò che la produzione di additivi può fare nel 21 ° secolo, rendendo i nostri veicoli più efficienti, affidabili e robusti che mai”, ha suggerito Musk.

Le parti del razzo ad alte prestazioni possono essere create utilizzando la stampa 3D e offrono miglioramenti rispetto ai metodi di produzione tradizionali. SpaceX sta spingendo i confini di ciò che la produzione additiva può fare sperando di rendere il razzo Falcon 9 e il veicolo spaziale Dragon più affidabili, robusti ed efficienti che mai.

Nel 2014, SpaceX ha lanciato il suo razzo Falcon 9 con un corpo di valvola ossidante principale (MOV) stampato in 3D in uno dei nove motori Merlin 1D. Secondo la società, la missione ha segnato la prima volta in cui SpaceX ha mai pilotato una parte stampata in 3D, con la valvola che funzionava con successo con ossigeno liquido ad alta pressione, a temperature criogeniche e ad alte vibrazioni.

SpaceX ha affermato che rispetto a una parte tradizionalmente gettata, un corpo valvola stampato ha una forza, duttilità e resistenza alla frattura superiori, con una minore variabilità nelle proprietà dei materiali. Il corpo del MOV è stato stampato in meno di due giorni, rispetto a un tipico ciclo di colate misurato in mesi. L’ampio programma di test della valvola – che comprende una serie rigorosa di accensioni del motore, test di qualificazione a livello di componente e test dei materiali – da allora ha qualificato il corpo MOV stampato a volare in modo intercambiabile con le parti in fusione su tutti i voli Falcon 9 in futuro.

Un altro ottimo esempio di come la società ha sperimentato la stampa 3D è arrivato con i propulsori SuperDraco di SpaceX , che erano stampati al 100% in 3D. Il motore ha alimentato il sistema di fuga di lancio del veicolo spaziale Dragon e ha permesso al veicolo di atterrare propulsivamente sulla Terra (e potenzialmente su un altro pianeta in futuro) con una precisione millimetrica. È stato prodotto utilizzando la sinterizzazione laser diretta in metallo all’avanguardia (DMLS, fusione del letto di polvere) e la camera è stata raffreddata e stampata in modo rigenerativo in Inconel, una superlega ad alte prestazioni che offre alta resistenza e tenacità per una maggiore affidabilità.

SpaceX si è concentrato sul portare gli umani su Marte, il che significa che stanno costruendo il loro sistema di lancio riutilizzabile, la navicella spaziale Starship. Sarà alimentato dal motore Raptor, che è il motore a spinta più alto mai realizzato, nonché uno dei primi a utilizzare metano e progettato per essere riutilizzato 1.000 volte. Secondo SpaceX, il processo di produzione comprende alcune parti stampate in 3D che consentono di ridurre i costi e rendere possibile la produzione di parti più leggere. I componenti stampati includono valvole a propellente, parti di turbopompa e parti del sistema di iniettore .

Alcune delle principali sfide che la società deve affrontare vanno dalla realizzazione di astronavi leggere a motori efficienti e persino al perfezionamento dell’atterraggio propulsivo. A questo proposito, la stampa 3D consente una notevole riduzione dei costi di produzione e migliora il rapporto spinta / peso dei motori poiché consente la produzione di parti più leggere non possibili con i metodi tradizionali. Un altro vantaggio aggiuntivo dei componenti del motore di stampa 3D è la velocità con cui è possibile implementare le modifiche alla progettazione, consentendo ai team di muoversi più velocemente attraverso le iterazioni per ottenere l’output desiderato e in un arco di tempo più breve, rispetto alle settimane o addirittura ai mesi, potrebbe prendere diversamente.

Per molti anni, SpaceX ha valutato i vantaggi della stampa 3D e perfezionato le tecniche necessarie per sviluppare l’hardware di volo, ottenendo alcuni importanti successi lungo la strada e persino collaborando con altre società per portare in orbita le capacità del sistema di stampa 3D. Con l’industria manifatturiera additiva che ha fatto tanta strada negli ultimi dieci anni, possiamo aspettarci che la società continui a lavorare con la tecnologia per raggiungere alcuni degli incredibili risultati finora raggiunti e continuare a illuminarci con la loro visione di andare nello spazio . Mantenendo la nostra fiducia che forse, in futuro, potremmo essere tutti parte dell’avventura di viaggio di una vita, una che SpaceX ha iniziato a esplorare 17 anni fa

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